Elisabeta a Franței s-a născut pe 3 mai 1764 la Palatul Versailles și a fost cel mai mic copil al lui Ludovic, Delfin al Franței, mort înaintea tatălui său, deci înainte de a ajunge pe tron, și a celei de-a doua lui soții, Ducesa Maria Josepha de Saxonia. Bunicii paterni au fost regele Ludovic al XV-lea al Franței și regina Maria Leszczyńska și, ca nepoată a regelui Franței, Elisabeta a devenit Petite-Fille de France.
Copila a fost crescută de Marie Louise de Rohan, contesă de Marsan, guvernanta copiilor regali și sora Prințului de Soubise, primind o educație bună și devenind în adolescență o credincioasă ferventă. Pentru că era extrem de apropiată de fratele său mai mare, regele Ludovic al XVI-lea, a refuzat să se căsătorească pentru a putea rămâne pentru totdeauna în Franța.
Prințesa și fratele ei mijlociu, viitorul rege Carol al X-lea, conte d’Artois, au fost conservatorii familiei regale, iar în timpul Revoluției franceze, spre deosebire de Artois, care, la ordinul suveranului, a părăsit Franța la trei zile după asaltul Bastiliei, principesa Elisabeta a refuzat să fugă din calea revoluționarilor.
Pe 5 octombrie 1789, Elisabeta, care se afla la plimbare în Paris, a văzut marșul femeilor la Versailles, unul dintre primele și cele mai interesante evenimente ale Revoluției Franceze, și s-a întors imediat la palat, sfătuindu-l pe rege să ordone „o represiune puternică și rapidă a revoltei” și să refuze orice negociere, apoi să se 
mute cât mai departe de Paris, dar sfatul ei nu a fost ascultat.
În seara în care mulțimea furioasă a luat cu asalt palatal regal pentru a o ucide pe regina Maria Antoaneta, principesa nu a fost deloc speriată și s-a dus repede să îl trezească pe rege, care era mult mai îngrijorat decât ea.
După ce familia regală a fost transferată de la Palatul Versailles la Palatul Tuileries, ea a preferat să rămână din nou alături de rege și de familia acestuia în loc să se refugieze cu mătușile ei, Madame Adélaïde și Madame Victoire, la Castelul Bellevue.
Elisabeta a continuat, în primele luni ale revoluției, corespondența cu fratele mijlociu, contele d’Artois, care se afla în exil, dar una dintre scrisori, în care spunea că ar fi necesară o intervenție străină pentru restabilirea Vechiului regim, a fost interceptată de Adunarea Națională.
După ce iubitul ei frate, regele Ludovic al XVI-lea, a fost executat pe 21 ianuarie 1793 și nepotul ei, tânărul Ludovic al XVII-lea, a fost separat de restul familiei, Elisabeta a rămas împreună cu Maria Antoaneta, cumnata ei, și cu Marie-Thérèse Charlotte, nepoata cea mare, în apartamentul lor de la Tuileries. Fosta regină a fost dusă pe 2 august 1793 la Conciergerie, primul palat regal transformat în închisoare, iar Elisabeta și nepoata ei au cerut să o însoțească, dar nu au primit acest acord.
A urmat, pe 16 octombrie, execuția Mariei Antoaneta, iar ultima scrisoare a reginei, scrisă în primele ore acelei zile, i-a fost adresată Elisabetei, dar nu a ajuns niciodată la prințesă. În timpul procesului care avusese loc în acea toamnă, revoluționarii o acuzaseră pe suverana Franței de molestarea propriului fiu, alegații pe care copilul a părut să le confirme în fața tribunalului, iar acestea erau îndreptate inclusiv 
împotriva principesei Elisabeta. Din acest motiv Maria Antoaneta a făcut aluzie, în scrisoarea ei, la aceste false învinuiri și i-a cerut cumnatei să-i ierte fiul: “Trebuie să-ți vorbesc despre ceva foarte dureros pentru inima mea. Știu cât de mult trebuie să te fi rănit acest copil. Iartă-l, draga mea soră. Gândește-te la vârsta lui și la cât de ușor le-a fost să facă un copil să spună ce voiau să audă și el nici măcar nu înțelegea”.
Principesa Elisabeta nu a fost inițial considerată periculoasă de revoluționarii francezi, iar intenția lor a fost să o alunge din Franța. De altfel, tribunalul care a condamnat-o pe Maria Antoaneta a decretat că sora regelui nu trebuie judecată, ci doar exilată, motiv pentru care a fost încarcerată în Turnul
Templului, o fortăreață medievală transformată în închisoare.
Chiar Maximilien de Robespierre dorea să evite ghilotinarea tinerei, considerând că este o cruzime inutilă, dar climatul politic i-a fost complet defavorabil. Pe 9 mai 1794 principesa Elisabeta, numită acum batjocoritor “sora lui Capet”, a fost transferată la Conciergerie. Înainte de a pleca, a îmbrățișat-o pe nepoata ei, micuța Marie-Therese, și a asigurat-o că va reveni, dar gardienii i-au spus râzând că acest lucru nu se va întâmpla. Două ore mai târziu, a fost dusă în fața Tribunalului Revoluționar din Conciergerie și supusă primului său interogatoriu.
Petite-Fille de France a a fost acuzată că a furnizat fonduri emigranților anti-revoluționari, că a 
încurajat rezistența trupelor regale în timpul evenimentelor din 10 august 1792 și că a participat la consiliile secrete ale Mariei Antoaneta. În timpul procesului, ea a răspuns, atunci când a fost apelată cu “sora tiranului”: “Dacă fratele meu ar fi fost așa cum îi spuneți, nu ați mai fi fost aici”. Se presupune că în timpul procesului prințesa a fost îmbrăcată în alb și martorii au povestit că a fost în permanență senină și calmă.
După interogatoriu, femeia a fost escortată în celulă, juriul a declarat-o vinovată pentru toate acuzațiile care i-au fost aduse, apoi Tribunalul, în conformitate cu articolul patru din Codul Penal, a condamnat-o la moarte prin ghilotinare.
După emiterea sentinței, principesa Elisabeta s-a alăturat prizonierilor aflați în Sala Condamnatilor, în așteptarea execuției. A cerut să o vadă pe Maria Antoaneta, dar una dintre celelalte femei condamnate i-a spus: „Doamnă, regina a avut aceeași soartă pe care noi înșine o vom avea”.
Elisabeta a fost executată pe 10 mai 1794, împreună cu alți 23 de bărbați și femei care fuseseră judecați în același timp cu ea. Pe drumul spre locul ghilotinării, a 
vorbit cu alte două doamne, Madame de Senozan și Madame de Crussol, și le-a încurajat cu blândețe pe celelalte victime. În apropiere de Pont Neuf, și-a aruncat baticul alb care îi acoperea capul și, fiind singura persoană cu capul gol, a atras în mod special atenția spectatorilor.
Lângă ghilotină, se afla o bancă pe care se așezau condamnații pe măsură ce coborau din căruța cu care veniseră. Prima care a fost chemată de călău a fost Madame de Crussol, care s-a înclinat în fața Elisabetei și i-a cerut să o îmbrățișeze. Cum principesa a făcut acest gest, toate celelalte femei prizoniere i-au cerut această ultimă îmbrățișare, în timp ce bărbații se înclinau în fața ei și, de fiecare dată, ea repeta psalmul „De Profundis”.
Când i-a sosit rândul, în timp ce era legată de scândură, șalul Elisabetei a căzut, dezvăluindu-i umerii, iar ea i-a strigat călăului: „Au nom de votre mère, monsieur, couvrez-moi. (În numele mamei tale, domnule, acoperă-mă)”.
Corpul prințesei a fost înmormântat într-o groapă comună din Cimitirul Errancis din Paris. După restaurație, fratele ei, Ludovic al XVIII-lea, i-a căutat rămășițele, dar a descoperit că toate cadavrele din acea groapă comună erau într-o stare accentuată de descompunere și nu mai puteau fi identificate, astfel că a ordonat să fie plasate laolaltă în Catacombele din Paris.
În 1953, Papa Pius al XII-lea a recunoscut natura eroică a virtuților Elisabetei, care a fost ucisă doar pentru vina de a fi fost sora fratelui ei, și prințesa a fost declarată slujitoare a lui Dumnezeu, cauza beatificării fiind introdusă oficial de cardinalul Maurice Feltin, arhiepiscopul Parisului.
